(57)【要約】【課題】  薄型大型化してもキャパシタンス成分を抑制することができる非接触リーダライタ用アンテナを提供する。【解決手段】  ループアンテナ１１に対する外部からのノイズを遮断するシールドを、ループアンテナ１１に発生する磁束の方向の一方の面側に位置する第１のシールド１２と他方の面側に位置する第２のシールド１３、およびループアンテナ１１の外周方向の面側に位置する側面シールド１４に分割する。切替部１５はこれらの各分割面をそれぞれ選択的にグランドと接続する。【選択図】    図１
2005157506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信対象と通信を行う非接触リーダライタに使用される非接触リーダライタ用アンテナであって、
ループアンテナと、
前記ループアンテナに対する外部からのノイズを遮断する複数の面に分割されたシールドと、
前記シールドの各面をそれぞれ選択的にアースと接続させる切替部と
を具備することを特徴とする非接触リーダライタ用アンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の非接触リーダライタ用アンテナであって、前記シールドが、前記ループアンテナの外周方向に位置する面と、前記ループアンテナに発生する磁束の方向に位置する面とに分割されていることを特徴とする非接触リーダライタ用アンテナ。
【請求項３】
請求項２記載の非接触リーダライタ用アンテナであって、前記ループアンテナの少なくとも一方向に位置する面が２つ以上に分割されていることを特徴とする非接触リーダライタ用アンテナ。
【請求項４】
通信対象と通信を行う非接触リーダライタであって、
請求項１乃至３のいずれかに記載の非接触リーダライタ用アンテナと、
該非接触リーダライタ用アンテナの前記ループアンテナからの受信信号を受けて該非接触リーダライタ用アンテナの前記切替部を制御する信号処理部と
を具備し、通信対象と所定の通信ができない場合に、通信対象と所定の通信ができるように、前記信号処理部の制御によりアースと接続する該非接触リーダライタ用アンテナの前記シールドの面を切り替えることを特徴とする非接触リーダライタ。
【請求項５】
通信対象と通信を行う非接触リーダライタであって、
請求項１乃至３のいずれかに記載の非接触リーダライタ用アンテナと、
該非接触リーダライタ用アンテナの前記ループアンテナによりノイズレベルを測定するノイズ測定部と、
前記ノイズ測定部による測定結果に基づいて該非接触リーダライタ用アンテナの前記切替部を制御する信号処理部と
を具備し、前記ノイズ測定部によりノイズレベルを測定し、その測定結果に基づいて、前記信号処理部の制御によりアースと接続する該非接触リーダライタ用アンテナの前記シールドの面を切り替えることを特徴とする非接触リーダライタ。
【請求項６】
手動で前記切替部の制御が可能であることを特徴とする請求項４もしくは５のいずれかに記載の非接触リーダライタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信対象と通信を行う非接触リーダライタに使用される非接触リーダライタ用アンテナ、および非接触リーダライタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信対象である無線タグと交信し、その無線タグのメモリ内容の読み込み、あるいは書き込みを行う非接触リーダライタにおいて、中長波の電磁波を用いるものは、ループアンテナを使用して無線タグと交信を行っている。
【０００３】
従来のループアンテナは、ループアンテナの磁束発生方向の一方の面あるいは他方の面に、固定的に板状の導体を設けて接地することにより、外部からのノイズを遮断していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図５はこの従来のループアンテナを示す。図５において、５１はループアンテナ本体（パターン）、５２はグランドパターン、５３はプリント配線基板を示す。図５に示すように、従来は、ループアンテナ５１の近傍にプリント配線基板５３をはさんでグランドバターン５２を配置し、グランドパターン５２を接地することで対ノイズ特性を良化させていた。
【０００５】
一方、従来より、アンテナの性能を高め、かつループアンテナを組み込む装置の小型化に供するように、ループアンテナの薄型化、およびループアンテナを組み込む装置に対するループアンテナの占有面積の拡大（大型化）が要請されている。
【０００６】
しかしながら、従来のループアンテナ（パターン）は、薄型大型化で実現しようとすると、ループアンテナ５１とグランドパターン５２の間に分布定数的にできるキャパシタ成分が大きくなるという課題を有していた。
【０００７】
特に、ノイズ環境はアンテナが設置される周囲環境によって異なるため、従来は、ノイズ環境が悪い場所を想定して対ノイズ特性を設計していた。つまり従来のループアンテナは、固定的に板状の導体を設けて接地することにより外部からのノイズを遮断するので、ノイズ環境が悪い場所を想定してグランドパターンを設計すると、ループアンテナの大型化に伴い、グランドパターンも大型化し、キャパシタンス成分が大きくなるという課題を有していた。
【特許文献１】特開平１１−２８２９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、ループアンテナに対する外部からのノイズを遮断するシールドを複数の面に分割し、各面をそれぞれ選択的にアースと接続可能にすることにより、ノイズ環境に応じてシールド特性を切り替えることができ、薄型大型化してもキャパシタンス成分を抑制することができる非接触リーダライタ用アンテナ、および非接触リーダライタを提供する。このように、薄型大型化してもキャパシタンス成分を抑制することができるので、薄型大型でアンテナ性能の高い非接触リーダライタ用アンテナ、および非接触リーダライタを実現できる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１記載の非接触リーダライタ用アンテナは、通信対象と通信を行う非接触リーダライタに使用される非接触リーダライタ用アンテナであって、ループアンテナと、前記ループアンテナに対する外部からのノイズを遮断する複数の面に分割されたシールドと、前記シールドの各面をそれぞれ選択的にアースと接続させる切替部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２記載の非接触リーダライタ用アンテナは、請求項１記載の非接触リーダライタ用アンテナであって、前記シールドが、前記ループアンテナの外周方向に位置する面と、前記ループアンテナに発生する磁束の方向に位置する面とに分割されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３記載の非接触リーダライタ用アンテナは、請求項２記載の非接触リーダライタ用アンテナであって、前記ループアンテナの少なくとも一方向に位置する面が２つ以上に分割されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４記載の非接触リーダライタは、通信対象と通信を行う非接触リーダライタであって、請求項１乃至３のいずれかに記載の非接触リーダライタ用アンテナと、該非接触リーダライタ用アンテナの前記ループアンテナからの受信信号を受けて該非接触リーダライタ用アンテナの前記切替部を制御する信号処理部とを具備し、通信対象と所定の通信ができない場合に、通信対象と所定の通信ができるように、前記信号処理部の制御によりアースと接続する該非接触リーダライタ用アンテナの前記シールドの面を切り替えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５記載の非接触リーダライタは、通信対象と通信を行う非接触リーダライタであって、請求項１乃至３のいずれかに記載の非接触リーダライタ用アンテナと、該非接触リーダライタ用アンテナの前記ループアンテナによりノイズレベルを測定するノイズ測定部と、前記ノイズ測定部による測定結果に基づいて該非接触リーダライタ用アンテナの前記切替部を制御する信号処理部とを具備し、前記ノイズ測定部によりノイズレベルを測定し、その測定結果に基づいて、前記信号処理部の制御によりアースと接続する該非接触リーダライタ用アンテナの前記シールドの面を切り替えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６記載の非接触リーダライタは、請求項４もしくは５のいずれかに記載の非接触リーダライタであって、手動で前記切替部の制御が可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、分割されたシールドを分割面ごとに選択的にアースと接続できるので、ノイズ環境に適したシールド特性を設定することができ、薄型大型化してもキャパシタンス成分を抑制することができる。そのため、薄型大型でアンテナ性能の高い非接触リーダライタ用アンテナ、および非接触リーダライタを実現できる。また、シールドを複数の面に分割することで、シールド特性の細かな設定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を交えて説明する。図１は本実施の形態に係る非接触リーダライタ用アンテナを示す。図１において、１１はループアンテナ本体（パターン）を示す。ループアンテナ１１は電波を送受信する。
【００１７】
１２はループアンテナ１１に発生する磁束の方向（以下、磁束発生方向と称す。）の一方の面側に位置する第１のシールド、１３はループアンテナ１１の磁束発生方向の他方の面側に位置する第２のシールド、１４はループアンテナ１１の側面（ループアンテナの外周方向に位置する面）側に位置する第３のシールドを示す。このように、本実施の形態のシールドは、３つの面に分割されている。
【００１８】
第１のシールド１２（以下、単にシールド１２と称す。）はループアンテナ１１に近接して、ループアンテナ１１の磁束発生方向の一方の面にわたって平面的に設置される。また、第２のシールド１３（以下、単にシールド１３と称す。）はループアンテナ１１に近接して、ループアンテナ１１の磁束発生方向の他方の面にわたって平面的に設置される。また、第３のシールド１４（以下、側面シールド１４と称す。）はループアンテナ１１に近接して、ループアンテナ１１の側面にわたって平面的に設置される。
【００１９】
１５は切替部を示す。切替部１５は、上記３つのシールドをそれぞれ選択的にグランド（アース）に接続させることで、有効にする。
次に、以上のように構成されたループアンテナについて、その動作を説明する。まず、ループアンテナ１１は信号線とグランドに接続され、電波を空間に送信し、あるいは空間から電波を受信する。このループアンテナ１１が通信対象である無線タグとの所定の通信に用いられる。
【００２０】
シールド１２は切替部１５によりグランドと接続されると、ループアンテナ１１の磁束発生方向の一方の面へのノイズを遮断する。同様に、シールド１３は切替部１５によりグランドと接続されると、ループアンテナ１１の磁束発生方向の他方の面へのノイズを遮断し、側面シールド１４は切替部１５によりグランドと接続されると、ループアンテナ１１の側面方向（外周方向）へのノイズを遮断する。
【００２１】
図２は本実施の形態に係る非接触リーダライタの構成を示すブロック図である。図２において、２０は非接触リーダライタ本体、２１は通信対象である無線タグ、２２はホスト装置を示す。非接触リーダライタ２０はホスト装置２２からの指令によって無線タグ２１と交信し、無線タグ２１のメモリ内容の読み込み、あるいは書き込みを行う。
【００２２】
非接触リーダライタ２０において、２３は無線タグ読取書込装置、２４は制御装置、２５はノイズ測定部を示す。また、制御装置２４において、２６は信号処理部、２７は表示部、２８はスイッチを示す。信号処理部２６は無線タグ２１への送信信号のエンコード／無線タグ２１からの受信信号のデコードや、表示部２７とスイッチ２８の制御を行う。また、信号処理部２６は後述する切替部を制御する。表示部２７は通信内容や通信状況を表示する。スイッチ２８は通信モードの切り替え等に用いる。
【００２３】
無線タグ読取書込装置２３において、２９はループアンテナ、３０は変復調器、３１はシールド、３２は切替部を示す。また、切替部３２において、３３は制御切替部、３４は手動切替部を示す。
【００２４】
変復調器３０はループアンテナ２９と接続され、送信時には信号を変調し、受信時には信号を復調する。切替部３２はシールド３１とグランドの接続を入り切りする。制御切替部３３は信号処理部２６からの制御で動作し、手動切替部３４は手動で操作される。
【００２５】
ノイズ測定部２５はループアンテナ２９に入るノイズ量（ノイズレベル）を測定し、信号処理部２６へ送る。信号処理部２６はこのノイズ量に基づいて、制御切替部３３を制御し、グランドに接続するシールドを切り替える。また、信号処理部２６は、受信信号、つまり変復調器３０からの信号をデコード処理した結果に基づいて、無線タグとの通信が不可能であると判定したときにも制御切替部３３を制御し、グランドに接続するシールドを切り替える。
【００２６】
図３は本実施の形態に係る非接触リーダライタにおけるシールド切り替え処理の一例を示すフローチャート図である。なお、通信開始時には、シールドは全て無効となっているものとする。また、以下の処理は、信号処理部２６により制御される。
【００２７】
まず、手動切替モードに設定されているときには（ステップＳ３０１のＹＥＳ）、手動によるシールド切り替えが可能となる（ステップＳ３０２）。この手動による切り替えの対象は、第１、第２のシールド１２、１３と側面シールド１４である。
【００２８】
制御切替モードに設定されているときには、まず、ループアンテナ２９からの受信信号を受けて、信号処理部２６により無線タグとの所定の通信（メモリ内容の読み出し／書き込み）が可能か否かの判定が行われる（ステップＳ３０３）。
【００２９】
所定の通信が不可能なときには（ステップＳ３０３のＮＯ）、信号処理部２６の制御によりシールド１２とシールド１３のグランドとの接続関係が切り替えられ（ステップＳ３０４）、再度、無線タグとの所定の通信が可能か否かの判定が行われ（ステップＳ３０５）、所定の通信が可能になると（ステップＳ３０５のＹＥＳ）、シールド切り替え処理を終了する。
【００３０】
所定の通信が可能なときには（ステップＳ３０３のＹＥＳ）、ノイズ測定部２５によりノイズ量が測定される（ステップＳ３０６）。ノイズ量が規定値より大きいとき（ステップＳ３０７のＹＥＳ）、信号処理部２６は、ノイズ量が低減するようにシールド１２とシールド１３のグランドとの接続関係を切り替えて（ステップＳ３０８）、再度、ノイズ量を測定し（ステップＳ３０９）、規定値以下になると（ステップＳ３１０のＮＯ）、シールド切り替え処理を終了する。
【００３１】
ノイズ測定部２５によるノイズ量の測定の結果、ノイズ量が規定値より小さく（ステップＳ３０７のＮＯ）、かつノイズ量が規定値の中程度の量であるときには（ステップＳ３１１のＹＥＳ）、信号処理部２６は、ノイズ量が低減するように側面シールド１４とグランドとの接続関係を切り替えて（ステップＳ３１２）、シールド切り替え処理を終了する。
【００３２】
ノイズ量が少ないときには（ステップＳ３１１のＮＯ）、シールドをグランドと接続することなくシールド切り替え処理を終了する。
なお、本実施の形態では、所定の通信が不可能な場合（ステップＳ３０３のＮＯ）とノイズ量が規定値より大きい場合（ステップＳ３０７のＹＥＳ）のシールド切り替えを、ループアンテナ１１の磁束発生方向の一方の面と他方の面に近接するシールド１２、１３の切り替えとしたが、無論、側面シールドを含めてシールドの切り替えを行うようにしてもよい。
【００３３】
図４は非接触リーダライタと無線タグの斜視図である。図４において、４１は無線タグ、４２はループアンテナ部を示す。ループアンテナ部４２は図２に示すループアンテナ２９とシールド３１からなる。
【００３４】
４３は制御基板を示す。制御基板４３は図２に示す制御装置２４とノイズ測定部２５と変復調器３０と切替部３２からなる。４４は非接触リーダライタのケースを示す。ケース４４は、アンテナ部４２と制御基板４３を内蔵する。４５はホスト装置ケーブルを示す。ホスト装置ケーブルは、非接触リーダライタとホスト装置とを接続する。４６は電源ケーブルを示す。電源ケーブル４６は非接触リーダライタと電源を接続する。
【００３５】
なお、この例では、アンテナ部４２と制御基板４３が同一のケースに内蔵されているが、別々のケースに内蔵されることもある。
以上のように構成された非接触リーダライタと無線タグについてその動作を説明する。無線タグ４１は電源を内蔵しないことが多く、非接触リーダライタからの電波によって電源を生成し、非接触リーダライタからの問いかけに対して返信を行う。
【００３６】
非接触リーダライタは上述したようにシールドを切り替えて無線タグと近距離通信する。通信可能距離は、無線タグの種類や非接触リーダライタの送信出力等で異なるが、０．１［ｍ］から４［ｍ］程度である。
【００３７】
非接触リーダライタは無線タグ４１から受信したデータをホスト装置へと通信する。
以上のように、本実施の形態によれば、分割されたシールドを分割面ごとに選択的にアースと接続できるので、ノイズ環境に適したシールド特性を設定することができ、対ノイズ特性の優れた非接触リーダライタ用アンテナおよび非接触リーダライタを実現することができる。
【００３８】
また、ノイズ環境に応じてシールドを選択するので、薄型大型化してもキャパシタンス成分を抑制することができ、薄型大型でアンテナ性能の高い非接触リーダライタ用アンテナ、および非接触リーダライタを実現できる。また、シールドを複数の面に分割することで、シールド特性の細かな設定が可能となる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、シールドを３分割したが、無論、３分割以上してもよい。例えば、ループアンテナの磁束発生方向の少なくとも一方の面に位置するシールドを例えば２分割し、それぞれの方向からの異なるノイズに対応できるようにしてもよい。また、側面シールドについても、例えばループアンテナ１１の各辺ごとに分割したり、上記のループアンテナの磁束発生方向の少なくとも一方の面に位置するシールドの分割の態様に合わせて分割したりし、それぞれの方向からの異なるノイズに対応できるようにしてもよい。このようにすれば、より細かなシールド特性の設定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の非接触リーダライタ用アンテナおよび非接触リーダライタは、薄型大型のループアンテナを構成することができ、対ノイズ特性の優れたアンテナなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係る非接触リーダライタ用アンテナを示す図
【図２】本発明の実施の形態に係る非接触リーダライタの構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態に係る非接触リーダライタにおけるシールド切り替え処理の一例を示すフローチャート図
【図４】本発明の実施の形態に係る非接触リーダライタと無線タグの斜視図
【図５】従来のループアンテナを示す図
【符号の説明】
【００４２】
１１      ループアンテナ
１２      第１のシールド
１３      第２のシールド
１４      第３のシールド（側面シールド）
１５      切替部
２０      非接触リーダライタ
２１      無線タグ
２２      ホスト装置
２３      無線タグ読取書込装置
２４      制御装置
２５      ノイズ測定部
２６      信号処理部
２７      表示部
２８      スイッチ
２９      ループアンテナ
３０      変復調器
３１      シールド
３２      切替部
３３      制御切替部
３４      手動切替部
４１      無線タグ
４２      ループアンテナ部
４３      制御基板
４４      ケース
４５      ホスト装置ケーブル
４６      電源ケーブル
５１      ループアンテナ
５２      グランドパターン
５３      プリント配線基板
【図１】
2005157506.tif 000003
【図２】
2005157506.tif 000004
【図３】
2005157506.tif 000005
【図４】
2005157506.tif 000006
【図５】
2005157506.tif 000007